三相干式空心電抗器的磁場(chǎng)計(jì)算(圖文)_3

1、三相干式空心電抗器的磁場(chǎng)計(jì)算(圖文)論文導(dǎo)讀：因?yàn)楦墒娇招碾娍蛊骶哂辛己镁€性度、損耗低、參數(shù)穩(wěn)定、防火性能好等優(yōu)良性能的電氣特點(diǎn),得到了世界各國(guó)的重視。當(dāng)前大量使用的三相空心電抗器按其安裝位置可以分為垂直排列、水平排列、品字形排列和梯形排列。三相空心電抗器在運(yùn)行時(shí)，將不可避免的對(duì)周圍產(chǎn)生強(qiáng)烈的磁場(chǎng),從而導(dǎo)致在電抗器本身和周圍物質(zhì)中產(chǎn)生渦流和形成環(huán)流,造成損耗的增加和溫度的升高,甚至?xí)驈?qiáng)磁場(chǎng)而引起誤動(dòng)作。關(guān)鍵詞：空心電抗器，三相，磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度1 引言因?yàn)楦墒娇招碾娍蛊骶哂辛己镁€性度、損耗低、參數(shù)穩(wěn)定、防火性能好等優(yōu)良性能的電氣特點(diǎn),得到了世界各國(guó)的重視。當(dāng)前大量使用的三相空心電抗器按其安裝

2、位置可以分為垂直排列、水平排列、品字形排列和梯形排列。三相空心電抗器在運(yùn)行時(shí)，將不可避免的對(duì)周圍產(chǎn)生強(qiáng)烈的磁場(chǎng),從而導(dǎo)致在電抗器本身和周圍物質(zhì)中產(chǎn)生渦流和形成環(huán)流,造成損耗的增加和溫度的升高,甚至?xí)驈?qiáng)磁場(chǎng)而引起誤動(dòng)作。故需要找出三相空心電抗器運(yùn)行時(shí)磁場(chǎng)的分布規(guī)律。傳統(tǒng)的三相空心電抗器磁場(chǎng)的計(jì)算方法中，是導(dǎo)出了基于圓柱坐標(biāo)的磁場(chǎng)計(jì)算公式，并且是針對(duì)常用四種排列方式的具體情況進(jìn)行計(jì)算的。本文導(dǎo)出了基于笛卡爾坐標(biāo)的磁場(chǎng)計(jì)算公式，得出任意排列方式下三相空心電抗器的磁場(chǎng)計(jì)算方法。2 三相空心電抗器磁場(chǎng)的計(jì)算當(dāng)前大量使用的三相空心電抗器按其安裝位置可以分為垂直排列、水平排列、品字形排列和梯形排列四種排列

3、方式。設(shè)三相電抗器各相的參數(shù)相同，同時(shí)認(rèn)為三相電抗器運(yùn)行時(shí)處于平衡狀態(tài)。設(shè)第一相電抗器每匝電流為,第二相每匝電流,則第三相每匝電流，式中，。其中為的有效值。在這里將徑向分量變換為適合三相計(jì)算的，和，則相應(yīng)的變形為，和，這是為方便計(jì)算而作出的有效變換形式，其中，則，這里x0,y0,z0為空間任意點(diǎn)P(r0,z0)的坐標(biāo)，。同樣，可以通過(guò)變換得到關(guān)于軸向分量和。因?yàn)閯t通過(guò)上述變換，我們可以求出空間任意點(diǎn)關(guān)于坐標(biāo)軸方向的三個(gè)分量通過(guò)對(duì)常用的四種不同排列方式三相空心電抗器的磁場(chǎng)分布的計(jì)算，可知三相電抗器的磁場(chǎng)計(jì)算與每一相的位置有緊密聯(lián)系，所以在計(jì)算每一相所對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)要注意各相電抗器的中心位置。

4、設(shè)第一相中心點(diǎn)為原點(diǎn)（0,0,0），第二相的中心點(diǎn)為（X2,Y2,Z3），同樣第三相中心為（X3,Y3,Z3）。對(duì)于空間任一點(diǎn)P(x0,y0,z0) ,第一相在P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為、；第二相到P點(diǎn)x、y向分別為、,軸向?yàn)?z0-Z2,所以第二相在P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為、;同樣的可以求出第三相在P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為、，其中、，=z0-Z3，則三相電抗器在P點(diǎn)總的磁感應(yīng)強(qiáng)度為、。綜上所述，對(duì)于任意組合的各種排列方式，只要知道每一相的中心位置坐標(biāo)及電流值，就可以通過(guò)上述方法進(jìn)行計(jì)算。3 計(jì)算實(shí)例利用本文介紹的方法，計(jì)算三相干式空心電抗器的磁場(chǎng)。假定其中每個(gè)單相空心電抗器的參數(shù)相同且所有繞組都置于一個(gè)包封中，

5、其中繞組高度為H=1.4m，內(nèi)直徑為D1=1.2m，外直徑為D2=1.8m，繞組共有n=10層,每層匝數(shù)W=700，流過(guò)電抗器總的電流為3.5105A。在單相計(jì)算時(shí)，將電抗器的繞組沿高度等分成100等分，分別計(jì)算各層繞組不同等分處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的兩個(gè)分量。累加得每相對(duì)任一位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度，最后對(duì)三相在相同的任一位置磁感應(yīng)強(qiáng)度相加，便可得到三相空心電抗器對(duì)任一位置處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的兩個(gè)分量。以三相水平放置為例，各相中心相距4m，即X2=4m，X3=8m，則對(duì)空間任意點(diǎn)P(x,0,z)的磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算，可得如圖所示。 4 結(jié)論本文將基于圓柱坐標(biāo)計(jì)算磁場(chǎng)的公式轉(zhuǎn)化基于直角坐標(biāo)的計(jì)算公式，可以快速的計(jì)算出三相空心電抗器運(yùn)行時(shí)的磁場(chǎng)分布規(guī)律，由仿真可以看出，利用本文介紹的方法所得仿真結(jié)果與根據(jù)磁場(chǎng)的基本規(guī)律所分析的分布完全一致。參考文獻(xiàn)1 鄭莉平,孫強(qiáng)，劉小河，于平義.干式空心電抗器設(shè)計(jì)和計(jì)算方法.電工技術(shù)學(xué)報(bào),2003（04）):81-84.2 劉志剛,王建華，耿英三，王維平.干式空心電抗器設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)與應(yīng)用.電機(jī)與控制學(xué)報(bào),2003（06）):103-106.3 楊海芳,趙海翔.干式空心電抗器